第四章 場(chǎng)效應(yīng)管及基本放大電路

第四章場(chǎng)效應(yīng)管及基本放大電路第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)工作原理

輸出特性轉(zhuǎn)移特性

主要參數(shù)

4.1.1

JFET的結(jié)構(gòu)和工作原理

4.1.2

JFET的特性曲線及參數(shù)

第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.結(jié)構(gòu)（以N溝道JFET為例）第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.工作原理①VGS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS＜0時(shí)（以N溝道JFET為例）當(dāng)溝道夾斷時(shí)，對(duì)應(yīng)的柵源電壓VGS稱為夾斷電壓VP（或VGS(off)）。對(duì)于N溝道的JFET，VP<0。PN結(jié)反偏耗盡層加厚溝道變窄。VGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄②VDS對(duì)溝道的控制作用當(dāng)VGS=0時(shí)，VDSIDG、D間PN結(jié)的反向電壓增加，使靠近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，從上至下呈楔形分布。當(dāng)VDS增加到使VGD=VP時(shí)，在緊靠漏極處出現(xiàn)預(yù)夾斷。此時(shí)VDS夾斷區(qū)延長(zhǎng)溝道電阻ID基本不變③

VGS和VDS同時(shí)作用時(shí)當(dāng)VP<VGS<0時(shí)，導(dǎo)電溝道更容易夾斷，對(duì)于同樣的VDS，

ID的值比VGS=0時(shí)的值要小。在預(yù)夾斷處VGD=VGS-VDS=VP第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五綜上分析可知溝道中只有一種類型的多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，

所以場(chǎng)效應(yīng)管也稱為單極型三極管。JFET是電壓控制電流器件，iD受vGS控制預(yù)夾斷前iD與vDS呈近似線性關(guān)系；預(yù)夾斷后，iD趨于飽和。#

為什么JFET的輸入電阻比BJT高得多？JFET柵極與溝道間的PN結(jié)是反向偏置的，因

此iG0，輸入電阻很高。第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五#

JFET有正常放大作用時(shí)，溝道處于什么狀態(tài)？4.1.2JFET的特性曲線及參數(shù)2.轉(zhuǎn)移特性VP1.輸出特性第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五uGD=UGS(off)時(shí)稱為預(yù)夾斷夾斷電壓第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五uGD=UGS(off)時(shí)稱為預(yù)夾斷夾斷電壓第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：③低頻跨導(dǎo)gm：或3.主要參數(shù)漏極電流約為零時(shí)的VGS值。VGS=0時(shí)對(duì)應(yīng)的漏極電流。低頻跨導(dǎo)反映了vGS對(duì)iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。④輸出電阻rd：第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.2絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET反型層uDS

不變，uGS增大，反型層（導(dǎo)電溝道）將變厚。當(dāng)反型層將兩個(gè)N區(qū)相接時(shí)，管子導(dǎo)通。1.N溝道增強(qiáng)型管SiO2絕緣層第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.耗盡型管（考試不要求）加正離子

uGS=0時(shí)就存在導(dǎo)電溝道。第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管特性曲線1)增強(qiáng)型MOS管2)耗盡型MOS管開啟電壓第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五各種場(chǎng)效應(yīng)管所加偏壓極性小結(jié)第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.直流偏置電路4.3FET的直流偏置電路及靜態(tài)分析（1）自給偏壓電路vGSvGS=-iDR第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）混合偏壓電路第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)：VGS、ID、VDSvGS=VDS=已知VP，由VDD-ID(Rd+R)-iDR可解出Q點(diǎn)的VGS、ID、VDS第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：③低頻跨導(dǎo)gm：或3.主要參數(shù)漏極電流約為零時(shí)的VGS值。VGS=0時(shí)對(duì)應(yīng)的漏極電流。低頻跨導(dǎo)反映了vGS對(duì)iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。④輸出電阻rd：第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.主要參數(shù)⑤直流輸入電阻RGS：對(duì)于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管，反偏時(shí)RGS約大于107Ω。⑧最大漏極功耗PDM⑥最大漏源電壓V(BR)DS⑦最大柵源電壓V(BR)GS第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五FET放大電路組成原則及分析方法(1)靜態(tài)：適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，F(xiàn)ET的偏置電路相對(duì)簡(jiǎn)單。(2)動(dòng)態(tài)：能為交流信號(hào)提供通路。組成原則：靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動(dòng)態(tài)分析：小信號(hào)等效電路法。分析方法：第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.直流偏置電路4.3FET的直流偏置電路及靜態(tài)分析（1）自給偏壓電路vGSvGS=-iDR第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）混合偏壓電路第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)：VGS、ID、VDSvGS=VDS=已知VP，由VDD-ID(Rd+R)-iDR可解出Q點(diǎn)的VGS、ID、VDS第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.4FET的交流參數(shù)和小信號(hào)模型

4.4.1FET的主要交流參數(shù)

1）低頻跨導(dǎo)gm：低頻跨導(dǎo)反映了vGS對(duì)iD的控制作用。gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求得，單位是mS(毫西門子)。2）漏極內(nèi)阻rds：第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五很大，可忽略。

4.4.2FET的小信號(hào)模型GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五場(chǎng)效應(yīng)管放大電路小結(jié)(1)場(chǎng)效應(yīng)管放大器輸入電阻很大。(2)場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大器(漏極輸出)輸入輸出反相，電壓放大倍數(shù)大于1；輸出電阻=RD。(3)場(chǎng)效應(yīng)管源極跟隨器輸入輸出同相，電壓放大倍數(shù)小于1且約等于1；輸出電阻小。第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五三種基本放大電路的性能比較組態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET電壓增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五輸出電阻：三種基本放大電路的性能比較BJTFET輸入電阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：第二十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五①夾斷電壓VP(或VGS(off))：②飽和漏極電流IDSS：③